SCR脱硝装置的优化数值研究

静态混合器的结构与布局是保证反应器中烟气温度场、流动场和反应物浓度场均匀分布的关键。本文以某330 MW燃煤机组的烟气脱硝系统为研究对象,运用三维数值仿真方法,模拟烟道中烟气的流动速度、温度、氨浓度及流动方向,对混合器的结构进行优化,分析混合器的类型、摆放、数目与间隔,借此改善流场的均匀性,保证流动速度均匀分布。结果表明：加装混合器可以较好地改善SCR装置烟道内的流场;通过数值模拟,在优化后的模型结构中,反应器上游的烟气速度偏差不大于15%,烟气进入SCR反应器的流速偏差小于15%,入口烟气流向偏差不超过10%;氨氮比相对标准偏差不大于5%,入口温度分布偏差不超过10 K。     

火电机组SCR脱硝系统热量平衡分析

火电机组SCR脱硝系统可有效脱除NOx污染物,但脱硝系统的引入对锅炉的运行将产生一定的影响,主要体现在对锅炉尾部受热面温度分布的影响以及对锅炉效率的影响等方面。针对SCR脱硝系统的热量平衡进行了分析,利用热力学方法从反应放热导致的烟气温升,稀释风吸热导致的烟气温降,反应器及其烟道散热以及漏风导致的烟气温降四个方面分析了烟气经过脱硝反应器后的温度分布情况,并对锅炉排烟热损失和锅炉效率进行了分析计算。最后针对典型600 MW机组和1 000 MW机组的设计数据进行了验证计算,计算结果表明,烟气经过脱硝反应器后温度降低小于2℃,锅炉排烟热损失和锅炉效率的变化量小于0.05%,与工程试验数据基本符合。     

水泥窑用SCR脱硝反应器的模拟优化

随着氮氧化物的减排标准逐年严格,加快对选择性催化还原方法(SCR)的研究,提高烟气脱硝效率是水泥行业的当务之急。选用一款CFD软件对某日产5 000t级水泥熟料生产线初步设计的SCR脱硝反应器进行数值模拟研究,选用湍流模型、多孔介质模型对SCR反应器的流场进行模拟计算;运用组分输运模型和离散相(DPM)模型模拟NH_3与烟气的混合过程,研究喷氨面位置、喷氨口个数对混合过程的影响。结果表明:在烟道弯管处设置导流板,能有效地改善反应器内烟气流场,较优方案的烟气流速偏差仅为6.95%;喷氨面与催化剂层的距离及喷氨口个数都能影响NH_3与NO_x的混合。     

300MW燃煤锅炉烟气SCR脱硝系统流场的数值模拟与优化设计

SCR脱硝反应系统中烟道及其导流板的结构与布置对催化剂进口截面上烟气流场及氨浓度场的分布具有重要影响.为优化某台300MW燃煤锅炉脱硝反应器中的流场与氨浓度场分布,设计了4种导流板方案,运用数值模拟方法,研究BMCR工况各方案条件下催化剂进口截面上的烟气流场与氨浓度场分布特性,确定最佳的烟道与导流板布置方案,使催化剂进口烟气速度分布与氨浓度分布标准偏差均控制在设计标准偏差范围内,达到设计要求.     

混合物速度对催化剂磨损影响的数值研究

以某燃煤电厂600 MW机组的SCR烟气脱硝系统为研究对象,使用Fluent软件对烟气速度为3.7 m/s,氨气/空气混合物的速度分别为0.8 m/s和0.5 m/s时,进行数值计算,综合对比混合物速度u、v、w对催化剂层造成的磨损。其中,速度u、w均对催化剂造成横向冲刷,而速度v对催化剂层造成纵向冲刷。当氨/空气混合物速度为0.8 m/s时,无论哪个方向的速度均对催化剂层造成较为严重的冲刷,使其磨损加重。所以,认为混合物速度为0.5 m/s时最好。     

330MW机组SCR脱硝系统内飞灰运动的数值模拟分析

烟气中混杂着大量细小的飞灰颗粒,易造成SCR脱硝系统催化剂的堵塞和磨损。以某330MW燃煤电厂SCR烟气脱硝装置为原型,采用FLUENT软件对系统内烟气——飞灰颗粒气固两相流进行数值模拟,对不同工况下飞灰运动轨迹进行预测,判断飞灰颗粒的集中区域。模拟结果对工程实际中吹灰器的布置及选型、保证脱硝反应的高效进行提供了一定的理论支持。     

燃煤电厂脱硝催化剂机械损坏原因分析及处理

针对某燃煤电厂烟气脱硝存在的问题,分析了脱硝催化剂机械损坏的原因,提出了防止脱硝催化剂机械损坏的技术措施和标准化管理措施.整改前后的脱硝数据表明,措施可行有效,能保证脱硝系统高效、稳定运行,可实现企业节能减排.     

脱硝系统改造后炉膛负压波动原因分析及对策

选择性催化还原法(SCR)是目前燃煤电厂普遍采用的烟气脱硝技术,锅炉加装SCR脱硝装置后易出现空预器堵塞、炉膛负压异常波动等问题。以某燃煤机组为例,对空气预热器进出口压差、炉膛负压、入炉煤质、机组运行工况等进行综合分析,发现炉膛负压异常是由于锅炉进行SCR烟气脱硝时空气预热器发生局部堵塞,其根本原因为SCR装置过量喷氨或局部过量喷氨造成大量氨逃逸所致。并在分析原因的基础上提出治理对策。     

320MW机组宽负荷SCR脱硝技术的研究与应用

为了提高锅炉机组低负荷工况脱硝反应器入口的烟气温度及改善SCR脱硝性能,提出在省煤器出口两侧加装烟气调节挡板以及增设省煤器烟气旁路的解决方案,对2种方案进行详细的技术比较分析,并在一台320 MW燃煤锅炉机组省煤器出口两侧实施了加装烟气调节挡板的改造。现场试验测试表明,锅炉省煤器出口烟气调节挡板可有效地调节低负荷时通过省煤器的烟气流量,可在35%~100%BMCR负荷区间使脱硝反应器入口烟温控制在305~410℃,有效解决了锅炉低负荷工况下因烟气温度较低引起的脱硝效率下降的技术难题。     

省煤器磨损及防磨措施和膜式省煤器的应用

针对省煤器的磨损问题,分析了锅炉省煤器磨损的主要原因。提出早期的磨损主要受飞灰的浓度和性质、烟气流速以及烟气走廊的影响,并阐述了烟气流速和磨损的关系以及烟气走廊形成的原因。可采取阻力栅、板、拓宽烟道,加宽管束横向节距,以及增设管束节距定位板和加强运行管理及维护等措施降低磨损。并就近年来膜式省煤器的设计、安装与运行提出建议与要求,认为采用膜式省煤器使省煤器的布置更加合理。     

SCR脱硝系统导流板优化设置的数值模拟

根据某电厂SCR脱硝装置气流均匀性的设计要求,按1:1比例建立三维模型,划分网格后进行CFD仿真模拟,并根据模拟结果对比分析了速度相对标准偏差、最大烟气入射角度、温度最大绝对偏差、氨氮物质的量之比、系统压损5个参数,研究了关键位置导流板的优化设置规律。结果表明,在整个SCR脱硝装置烟道系统中,烟道入口处宜设置等间距导流板,以使气流均匀进入后部管道;烟道系统中任何有变径或变向的烟道均宜设置导流板,以防止气流偏向某一方;距离反应器最近处的烟道外形、导流板尺寸对气流均匀性影响最大;在反应器顶部加设干扰气流的小圆管,对改善局部区域气流均匀性有一定作用。     

用CFD方法模拟膜生物反应器内部流场及布气优化

采用Eulerian多相流模型对膜生物反应器进行气液两相流数值模拟,对“对齐”和“对齐导流”两种反应器构型内部流场气含率、速度场和膜面液体流速进行了分析比较,并就布气方式进行了分析和优化,同时借助缩小实验模型对模拟结果进行了实验验证.结果表明：两种反应器构型流场内的气泡呈现出汇集于膜组件中心位置,然后在膜组件顶端散开的流动状态;导流作用对反应器内气含率分布的影响不大,但对速度场分布特性影响显著;体积缩小100倍的对齐导流模拟装置中的气液流动状态与CFD模拟结果基本一致;通过对布气方式的优化模拟发现,不均匀布气方式可以改善气体分布状况,提高反应器内气含率和流场的湍流强度.     

电站锅炉SCR脱硝系统导流板的设计与优化

为了优化某燃煤电厂选择性催化还原（SCR）脱硝系统的流场,研究不同导流装置的设计对该系统内流场的影响.基于fluent软件,对SCR脱硝反应器的流场进行数值模拟,应用可实现（Realizable）k-ε双方程模型计算气体的湍流运动,采用物质输运方程预测烟气组分的混合,研究反应器原设计方案下的速度场和浓度场信息,并通过优化导流装置对SCR脱硝系统结构进行优化.研究表明：优化后可以保证系统内烟气速度标准偏差小于10%,浓度流场小于5%;有利于减少SCR系统的压降,优化后压降小于800 Pa;同时将数值模拟结果和试验数据进行对比,得到了较好地吻合.     

电除尘区低温省煤器烟道导流优化的数值模拟

为实现电除尘区低温省煤器的节能改造,利用FLUENT 6.3对电除尘区低温省煤器烟道的流场均化和导流优化设计进行了数值模拟研究.研究结果表明:电除尘区加装低温省煤器后烟道流场严重不均,存在回流和漩涡,局部速度高达26 m/s,最大速度偏差系数达90%,电除尘入口速度分布不均;导流板可有效改善烟道流场,削减回流与漩涡,换热管屏处速度偏差减小30%;电除尘入口烟气向下的平均速度分量由3 m/s削减至0.6 m/s,入口烟气分布趋向均匀;通过变工况数值分析,不同运行工况下的导流板作用变化不大,均具有良好的均流效果.此结果可为工程技术改造提供参考.     

烟气催化脱硫反应器化学反应的数值模拟

烟气催化脱硫反应器主要通过在含有脱硫催化剂的填料表面发生脱硫反应,实现降低出口烟气的SO₂浓度,使之达到排放标准。为了准确预测脱硫率,需要探明脱硫反应器的主要结构和操作参数对其的影响。借助于ANSYS软件,利用脱硫有效容积逐渐减少的稳态计算方法,模拟反应器内的非稳态流动和催化氧化反应,可以探明烟气SO₂浓度、空速和填料高度对脱硫率的影响,找到反应器脱硫率随时间变化及出口SO₂浓度随时间变化的规律,并通过流动模拟数据和实验结果的对比修正适合催化脱硫的计算模型。研究结果表明：在脱硫催化剂加热阶段对脱硫速率的影响较大,会使脱硫率降低;进口烟气SO₂浓度的增加会使反应器脱硫率下降、出口SO₂浓度增大;空速对脱硫率有较大的影响,过高或过低的空塔气速均不利于脱硫系统的运行;催化剂床层高度越高,脱硫率越高。因此,考虑到实际工业操作中烟气加热催化剂阶段的影响,对反应速率常数表达式进行温度修正,所得的结果可与工业试验数据很好的吻合;将实际工况中反应表面的减少简化为反应空间的减少,并将床层划分为若干个子空间,采用逐渐减少计算域催化反应总空间容积进行非稳态流动和化学反应模拟是可行的;为了达到较高的脱硫率,空速在0.2~0.3 m/s的范围内选取较为合适;催化剂填料床层高度适宜的范围为1 600~1 800 mm。这些为工程设计提供了重要的依据。     

电除尘器内斜气流特性的数值研究

采用多孔介质模型对电除尘器电场内部气流分布特性进行研究,调整气流分布板不同区域开孔率分布,并改变电除尘器本体结构,计算对应工况下电除尘器内部流场压力速度分布,对计算结果进行比较分析,提出最佳斜气流优化方案。结果表明:在进口烟道与电场入口之间加装三块不同开孔率的气流分布板,减小第三块气流分布板最底层的开孔率,可以形成有规律的斜气流,开孔率分布直接影响电除尘器内部斜气流特性。在调整后的开孔率分布下,改变电除尘器本体结构,使入口烟道低于出口烟道,可以优化斜气流型。     

空/煤气入口布置对顶燃式热风炉内温度场和速度场影响的数值模拟

建立顶燃式热风炉内的三维、稳态传热和流动数学模型,求得了炉内温度场和速度场;在此基础上,探讨了不同空/煤气入口布置对炉内温度场和速度场的影响.研究结果表明:煤气入口单一布置时,炉内流体的温度场及速度场的分布均极不均匀,且偏向煤气入口侧炉壁;空/煤气入口间隔布置时,炉内流体的温度场及速度场分布均较为均匀,这种布置方式有利...     

膜式省煤器磨损机理的探讨

通过某电厂光管式改造成膜式省煤器的运行实践和流场实验结果，建立了膜片间烟气的速度场和飞灰场分布曲线及函数关系式，阐述了膜式省煤器管外烟气流场的特点，分析，论证了采用传统方法计算膜式省煤器磨损量使用寿命的缺陷；提出了较切合实际的建议，对今后膜式省煤器的设计及应用，具有参考价值。     

空气-SRNA-4催化剂磁流化床动力学研究

在内径和高分别为140mm和1600 mm气固磁流化床反应器内,分别以空气和SRNA-4催化剂(平均粒径50μm)为气相和固相,采用不同外加磁场强度对磁流化床动力学进行了研究。应用计算流体力学软件FLUENT 6.2对磁流化床内局部固含率和床层压降进行了模拟计算。模拟结果显示:无磁场作用时,随表观气速增加,床层界面变化剧烈,床内局部固含率的分布极不均匀,床层压降升高。随着磁场强度增加,气泡的数目和尺寸减小,床中局部固含率增大,且分布变得较均匀,床层压降呈现下降趋势。模拟结果与实验数据吻合良好。     

基于流动分析的加氢空冷系统氯化铵沉积规律研究

针对含氯原料油加工引发加氢高压空冷系统管束失效的典型案例,建立工艺过程模型,运用CFD软件对反应流出物空冷器中的第一排管束进行流动场数值模拟,获得空冷器管束壁面的气相分率、多相流流速及壁面的剪切应力的分布规律,提出由铵盐结晶沉积引起的垢下腐蚀是造成REAC第一排管柬顶部失效的主要原因。仿真结果与现场失效案例的比较,验证了模型和结论的正确性,相关结果可为加氢空冷器管束及复杂管道系统的失效分析和优化设计提供依据。